火電廠脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵節(jié)能技術(shù)探究

尹家生

摘 ?要：濕法煙氣脫硫是目前大容量火電機組最有效的脫硫方法，混流式漿液循環(huán)泵也是脫硫系統(tǒng)的主要設(shè)備。其工作性能將直接影響脫硫效率和機組運行的安全穩(wěn)定。但需要注意的是，它也是火力發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備，其節(jié)能問題也直接影響到機組的經(jīng)濟指標，包括使用壽命、部件的磨損和腐蝕，應(yīng)成為研究的重點。

關(guān)鍵詞：脫硫系統(tǒng);漿液循環(huán)系統(tǒng);節(jié)能;

一、引言

隨著環(huán)保要求、節(jié)能減排政策的出臺，有關(guān)脫硫系統(tǒng)方面的注意事項愈發(fā)的受到各個火電廠的重視。當(dāng)該系統(tǒng)在正常運行的過程中，無論是機組運行的負荷變化還是煙氣參數(shù)的相應(yīng)變化都會影響到石灰石漿的有關(guān)流量。根據(jù)目前的情況來看，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）是我國火力發(fā)電廠使用最為廣泛的除硫方法。在該系統(tǒng)中漿液循環(huán)泵的能耗能夠達到系統(tǒng)總能耗的二分之一。現(xiàn)在面臨的問題是當(dāng)該系統(tǒng)中循環(huán)漿液的供應(yīng)量不足的時候其系統(tǒng)的脫硫效果不是很好，但是若把該系統(tǒng)的循環(huán)漿液供應(yīng)量增大的話則相關(guān)循環(huán)泵的能耗就會增大。因此，合理確定循環(huán)中的漿液量積可以有效降低漿液循環(huán)泵的能耗，同時確保FGD系統(tǒng)的可靠運行。現(xiàn)如今我國大部分的火力發(fā)電廠為了保證其脫硫效率提高，會讓漿液循環(huán)泵所提供的循環(huán)漿液量增大，造成一定程度的能耗增加

二、火電廠脫硫系統(tǒng)運行分析

在對脫硫系統(tǒng)進行說明之前先來了解一下電廠的情況。我電廠2×660MW新建工程配套的煙氣脫硫工程（包括脫硫廢水處理系統(tǒng)），采用石灰石—石膏濕法、一爐一塔（單塔雙循環(huán)）脫硫裝置。本工程單機容量660MW，每臺鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量2146t/h。根據(jù)B-MCR鍋爐工況來對脫硫裝置的出力情況進行相關(guān)設(shè)計，最小可調(diào)容量適用于單個爐在不投油情況下的低穩(wěn)燃負荷，也就是說鍋爐B-MCR的運行狀況達到40%的時候所規(guī)定煤碳燃燒時產(chǎn)生的煙氣流量。相關(guān)脫硫裝置能夠適應(yīng)的工作環(huán)境溫度應(yīng)該在鍋爐B-MCR工況下再提高15度的情況下安全穩(wěn)定運行。相關(guān)煙氣脫硫裝置在發(fā)生事故的時候其進口處的煙氣溫度不能大于180度

石灰石漿液會被循環(huán)泵輸送至吸收塔內(nèi)的噴嘴系統(tǒng)。通常情況下電廠鍋爐內(nèi)部煤炭燃燒所產(chǎn)生的煙氣里包含著許多硫化物，而吸收塔內(nèi)的池子就是專門用來存放能夠去除煙氣中硫化物的漿液，該池子中的漿液酸堿值的范圍在4-5之間。在吸收塔內(nèi)部的漿池內(nèi)會有著兩個區(qū)域，一個是氧化區(qū)另外一個是結(jié)晶區(qū)。其中氧化區(qū)在漿池的上半部分，結(jié)晶區(qū)在其下半部分。上半部分所需要的氧化空氣會被分配系統(tǒng)吹入，隨后就會在池內(nèi)生成石膏。在下半部分，隨著時間的推移石膏的體積會逐漸變大，并且會變成易脫水的物質(zhì)。在這一連串的脫硫系統(tǒng)中，會有著一系列的化學(xué)反應(yīng)包括：石灰石的溶解方程式為CaCO3 + CO2 + H2O Ca（HCO3）2 ，與二氧化硫的反應(yīng)Ca（HCO3）2 + 2SO2 ? Ca（HSO3）2 + 2CO2 ，氧化反應(yīng)Ca（HSO3）2 + CaCO3 + O2 2CaSO4 + CO2 + H2O ，石膏的生成反應(yīng)，CaSO4 + 2H2O CaSO4 · 2H2O 。上述全部反應(yīng)的都是為了去除煙氣中的二氧化硫而去除二氧化硫的總反應(yīng)為，CaCO3 + SO2 + ？ O2 + 2H2O CaSO4 · 2H2O + CO2 ?。

吸收塔中的二氧化碳改善了石灰石在水中的低溶解性。通過溶解過程形成碳酸氫鈣。碳酸氫鈣與二氧化硫反應(yīng)形成可溶性亞硫酸氫鈣。在氧化區(qū)，亞硫酸氫鈣與氧氣反應(yīng)在空氣中形成硫酸鈣。漿液中的硫酸鈣再結(jié)晶形成二水硫酸鈣，即石膏。

三、循環(huán)漿液合理供應(yīng)量的確定

目前我們可以知道的是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）所使用的循環(huán)漿液與原煤內(nèi)的硫含量以及鍋爐的載荷等有著極大的關(guān)系。最為直接的方法就是參考以往的文獻通過對其計算的方法來得到發(fā)電機組在不同載荷下以及不同煤含硫量下的循環(huán)漿液使用量。

根據(jù)以往的文獻能夠得出的結(jié)論是，當(dāng)煤炭中所含硫的成分越多，那么循環(huán)漿液的使用量就會越大。同時當(dāng)鍋爐的載荷越大的時候循環(huán)漿液的使用量也會很大。在相關(guān)參考文獻中記錄著不同煤硫份、載荷下循環(huán)漿液的消耗量曲線，使用該曲線結(jié)合發(fā)電機組的載荷與實際的原煤含硫量就可以得出循環(huán)漿液的使用量。

四、火電廠脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵節(jié)能改造技術(shù)分析

4.1 漿液循環(huán)泵葉輪的改造

在此火電廠中漿液循環(huán)泵的葉輪片數(shù)為六片，之所以會使得循環(huán)漿液泵提供的漿液流量過大是因為原先的設(shè)計的漿液流量與實際的漿液流量之間有很大的誤差。所以可通過減少循環(huán)漿液泵流量的方法來降低循環(huán)漿液的提供量，同時達到降低耗能的目的。通過對電廠使用的原煤含硫量進行分析，可以得知發(fā)電機組無論在什么情況下工作的時候其循環(huán)漿液量的供應(yīng)量都會多出來1500m3 /h ，原來的漿液循環(huán)泵的供應(yīng)量都是8500m3 /h。經(jīng)過一系列的分析可對部分循環(huán)漿液泵的葉輪進行一定程度的改造，目的是為了讓部分循環(huán)泵的流量控制在7000m3 /h。根據(jù)發(fā)電機組不同運行工況、循環(huán)漿液需求量來選擇不同的循環(huán)漿液泵運行方式，從而實現(xiàn)漿液循環(huán)泵高效、經(jīng)濟運行。

4.2 基于變頻技術(shù)對循環(huán)泵的改造

根據(jù)電機學(xué)的相關(guān)知識可以知道，交流異步電機的轉(zhuǎn)速與電機同步速度、電機對數(shù)、電機運行的頻率以及電機滑差有關(guān)。根據(jù)相關(guān)公式可以知道，電機的同步轉(zhuǎn)速正比于電機的運行頻率，一般情況下電機滑差所取得的數(shù)值會較小，電機的同步轉(zhuǎn)速約等于電機的實際轉(zhuǎn)速，此時可通過調(diào)節(jié)電機的頻率來調(diào)整變電機的實際轉(zhuǎn)速。同時，電機滑差和負載有關(guān)，負載越大則滑差越大。在電源頻率不變的情況下，電機實際轉(zhuǎn)速還會隨負載的增加而略有下降。

由已知的公式可知，漿液循環(huán)泵流量的正比等同于電機轉(zhuǎn)速的正比，揚程的正比等同于電機轉(zhuǎn)速正比的平方，漿液循環(huán)泵軸功率的正比等同于電機轉(zhuǎn)速正比的三次方，由上述公式可以知道，可通過改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)漿液循環(huán)泵的流量、揚程從而達到節(jié)能降耗的目的。

五、結(jié)語

隨著我國綜合實力的不斷發(fā)展，我國無論是在發(fā)電量還是在用電量上都是非常巨大的。目前綠色可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為我國主要的發(fā)展理念，火電廠中煙氣脫硫的處理工作在這樣的背景下就顯的非常重要，而脫硫系統(tǒng)中循環(huán)泵的節(jié)能技術(shù)是非常符合該發(fā)展理念的，不僅能夠達到節(jié)能的目的還能夠使得相關(guān)電力企業(yè)的生產(chǎn)成本隨之降低。

參考文獻：

[1]羅平，程志會.脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵節(jié)能降耗方法研究[J].設(shè)備管理與維修，2017（10）：125～126.